DE1679806A1

DE1679806A1 - Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren

Info

Publication number: DE1679806A1
Application number: DE19671679806
Authority: DE
Inventors: Friedrich Rueppel; Heinz Dipl-Ing Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1966-12-14
Filing date: 1967-05-02
Publication date: 1971-04-08
Also published as: BE707549A; FR1553155A; DE1604344B2; LU54970A1; GB1176719A; CH461771A; DE1604344A1; US3516120A; NL6716518A; AT312913B; ES347830A1

Description

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Spritzwerkzeug In Unterwassergranulatoren

B a r m a g
Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

WUPPERTAL

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren, zum Granulieren von thermoplastischen Kunststoffen, in denen die von den Oranuliermessera Uberstriohene Stirnfläche der Düsenplatte von einem Kühlmittel bespült oder besprüht wird, und Jede Düsenbohrung auf ihrer ganzen Länge oder nur auf einem Teil ihrer Länge mit Material geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüttert ist, wobei dieses Material in Form eines einsetzbaren Futterrohres in den Düsenbohrungen enthalten und die Ausfütterung bzw. das eine Ende des Futterrohres in den Verteilerkörper hineinragen und zwischen DUsenplatte und Verteilerkörper eine Wärmeisollerochicht angeordnet sein kann, nach Patent... (Patentanmeldung B 90 300 X/^a¹ -Bag. 621).

Die im Hauptpatent beschriebene Ausführungsform des Spritzwerkzeuges in Unterwassergranulatoren, dessen meist verschleißfest armierte Stirnfläche bekanntlich von den Oranuliermessern überstrichen wird, dient dem Zweck, den zu granulierenden plastifizierten Werkstoff bis zu seinem Austritt aus den Bohrungen der DUsenplatte so warm und damit flüssig zu halten, daß er in den Düsenbohrungen nicht einfrieren und diese verstopfen kann. Dabei macht die gute Isolierung der Schmelze von dor DUsenplatte die besonders große Energiezufuhr zur etirn-

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seitig vom Kühlmittel beaufschlagten Düsenplatte überflüssig. Neben der so erzielten Energieeinsparung ist aber der Kühlmlttelverbrauch noch unverhältnismäßig hoch, weil die aus den Düsenbohrungen in das Kühlbad austretenden Stranggebilde nur dann einwandfrei von den Granuliermessern abgetrennt werden, wenn sie unmittelbar nach ihrem Eintritt in die Kühlmittelkammer zumindest in ihren äußeren Schichten so fest vorliegen, daß ein glatter Schnitt möglich ist und daß ein Aneinanderkleben der Granulatkörner nicht eintritt. Das kann bei gleicher Granulatgröße entweder erreicht werden, indem man die Stranggebilde an der Stirnseite der Düsenplatte mit Hilfe großer Kühlmittelmengen abschreckt oder indem die Ausstoßgeschwindigkeit des Granulators herabgesetzt wird.

Für die Herstellung eines gut rieselfähigen Granulats ist es wichtig, daß die einzelnen Granulatkörner keine Kanten haben, sondern eine möglichst gleichmäßige ballige «Form aufweisen. Um dies zu erreichen, werden die aus den Düsenbohrungen in das Kühlbad eintretenden Stränge nur an ihrer Oberfläche gekühlt und von den Messern in vorgegebener Länge abgeschnitten. Während des Schneidens muß der Granulatwerkstoff noch genügend Wärme und Plastizität besitzen, um die Ausbildung scharfer Schnittkanten zu verhindern. Die bekannten thermoplastischen Kunststoffe haben sehr verschieden hohe Schmelztemperaturen. Im praktischen Betrieb von Unterwassergranuiatoren müssen deshalb die Arbeitsgeschwindigkeiten und -temperaturen für jedee zu verarbeitende thermoplastische Material genau ermittelt werden.

Die Anmelderin hat sich die Aufgabe gestellt, in Weiterentwicklung der im Hauptpatent beschriebenen Maßnahmen den Kühlmittelverbrauch pro Granulatvolumen wesentlich zu verringern und gleichzeitig die Herstellung eines gut rieselfähigen Oranulates zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß nur die Zu-

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leitungsabschnitte zu den in bekannter Weise ausgebildeten DUsenbohrungsenden ausgefüttert sind. Dabei können die ungefütterten Düsenbohrungsenden eine beliebige Länge, vorzugsweise eine solche von etwa dem Anderthalbfachen bis Dreifachen ihres Durchmessers aufweisen. Auf diese Weise wird die hinter der Düsenplatte angeordnete Kühlstrecke für die Stranggebilde bis in die Düsenplatte hinein verlängert und ihre Kühlwirkung entsprechend vergrößert.

Die vom beheizten Verteilerkanal durch die ausgefütterten Zuleitungen fließende Schmelze wird in ihren Außenschichten bereits in den ungefütterten Düsenenden, deren Wandtemperatür entsprechend der Einwirkung des Kühlmittels auf die Düsenplatte niedrig ist, bis nahe an die Erstarrungstemperatür des zu granulierenden Materials abgekühlt. Deshalb reicht die kurze Kühlstrecke hinter der Düsenplatte auch bei einer höheren Durchsatzgeschwindigkeit zur Bildung einer schnittfesten Haut um den wesentlich heißeren Kern der Stranggebilde vollkommen aus. Abhängig von dem zu verarbeitenden Material und der Länge der DUsenbohrungsenden kann die Heizeinrichtung für das Spritzwerkzeug und insbesondere für die Düsenplatte nach dem Anfahren der Granuliervorrichtung teilweise oder vollständig abgeschaltet werden, sobald die Düsenplatte einen annähernd konstanten Temperaturwert hat, der einerseits die ausreichende Vorkühlung des zu granulierenden Werkstoffes in den DUsenbohrungsenden sicherstellt und andererseits das "Einfrieren" der ungefütterten DUsenbohrungsenden verhindert.

Die Zuleitungsabschnitte zu den DUsenbohrungsenden können dabei mit Hilfe von in die Düsenplatte einsetzbaren Buchsen ausgefüttert sein. Der Bohrungsdurchmesser der Futterbuchsen kann gleich oder ungleich dem der DUsenbohrungsenden sein. Die Ausfütterung einer Düsenbohrung kann aus mehreren Futterbestehen, die in axialer Richtung zusammengesetzt sind. Ebenso

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können die Buchsen an ihrem inneren oder/und äußeren Umfang abgesetzt bzw. konisch ausgebildet sein. Schließlich können die Futterbuchsen auch mit durch Vorsprünge oder Zwischenstücke axial fixierter Lage und mit radialem Spiel bzw. Abstand in den Bohrungen der Düsenplatte angeordnet sein.

Als Ausfütterungsmaterial geringer Wärmeleitfähigkeit kann Quarz oder eine keramische Masse eingesetzt werden. Auch hochlegierte Edelstahle, die eine Wärmeleitzahl von 12 kcal/ m«h'°C und weniger haben, sind als Putterwerkstoff geeignet.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 den Ausschnitt einer Düsenplatte mit einer DUsenbohrung und unmittelbar anschließendem Verteilerkanal.

Flg. 2 ähnliche Anordnungen wie in Fig. 1 mit verschiedenen — Ausfütterungsformen der Zuleitungsabschnitte zu den Düsenbohrungsenden.

Die Figuren zeigen jeweils nur einen radialen Schnitt durch eine einzelne Düsenbohrung einer Düsenplatte. Die Pfeile geben die Fließrichtung des angelieferten Werkstoffes an.

Gemäß Fig. 1 steht die Düsenbohrung 1 in der Düsenplatte 2 mit dem Verteilerringkanal 3 im Verteilerstück 4 in Verbindung, Das Düsenbohrungsende 5 ist gegenüber dem Zuleitungsabschnitt 1 verengt ausgebildet. In den Zuleitungsabschnitt 1 der DUsenbohrung sind mehrere Futterbuchsen 6,7,8 aus einem

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Material geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt. Der Innendurchmesser der Futterbuchse 6 ist gleich der Weite des ungefütterten verengten DUsenbohrungsendes 5» während der Innendurchmesser der Futterbuchsen 7 und 8 demgegenüber größer ist. Die Länge des ungefütterten Düsenbohrungsendes 5 1st etwa gleich dem Dreifachen der Bohrungsweite. Die in Pfeilrichtung aus dem Verteilerringkanal "$ mit einer Temperatur von beispielsweise 300°C eintretende Schmelze kühlt beim Durchlaufen des ausgefütterten Düsenbohrungsteiles 8,"J, 6 um etwa 100⁰G ab. Ein weiterer Temperaturabfall von etwa 50 C erfolgt zumindest in den äußeren Schichten des Schmelzestromes, im unausgefütterten Düsenbohrungsteil 5· Die Stranggebilde treten dann an der Stirnseite 9 der DUsenplatte 2 nur noch mit einer Temperatur von 150⁰C in das Kühlbad aus, in dem sie eine weitere intensive Abkühlung erfahren, so daß sie einerseits für die Granulatherstellung genügend schnittfest sind, andererseits dieses Granulat aber seine sonst zu beobachtende unerwünschte Neigung zum Aneinanderkleben verliert. Die Futterbuchse 6 besitzt, verglichen mit den Futterbuchsen 7 und 8, eine wesentlich größere Wandstärke, weil der Temperaturunterschied zwischen Schmelze und Düsenplatte und damit die erforderliche Isolierwirkung in der Nähe der DUsenmündung am größten 1st.

Die in Fig. 2 dargestellte Düsenbohrung unterscheidet sich- von der in Fig. 1 durch einen sich trichterartig verjüngenden ungefütterten Eingang3teil 10 vor dem verengten Düsenbohrungsende 5· Dadurch wird die Vorkühlütrecke am Düsenaustritt verlängert.

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Das AusfUhrungobeispiel nach Fig. j5 zeigt eine Futterbuchse 12, die sich infolge des Schmelzedruckes mit ihrem Absatz 1J5 auf der DUaenplutte abstützt. Bei dieser Anordnung wird die von der Futterbuchse 12 auf die Düsenplatte ausgeübte Druckspannung teilweise schon in einem Bereich übertragen, wo die Düsenplatte noch genügend tragfähig ist. Der Steg um das DUsenbohrungsende

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wird dabei von der Futterbuchse 12 kaum belastet und kann entsprechend dünn ausgeführt werden.

Pig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das Düs enbohrungs ende einen sich wieder erweiternden Austritt besitzt. Diese AusfUhrungsform verringert den Druckwiderstand des DUsenbohrungsendes und setzt gleichzeitig die Gefahr des "Einfrierens" herab.

Das in Fig. 5 gezeigte AusfUhrungsbeispiel hat mehrere Düsenbohrungen l6,17*l8 in einem ausgefüttertem Zuleitungsabschnitt.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung ähnlich der von Fig. 2, bei welcher die Ausfütterung 19 mit einer konischen Bohrung versehen in ihrer Isolierwirkung dem örtlichen Wärmegefälle angepaßt ist.

In Fig.7 wird eine Ausfütterung gezeigt, bei der die Futterbuchse 20 durch das Einsatzstück 21 in der Düsenbohrung 1 axial fixiert ist. Zwischen der Düsenbohrungswand und der Buchse 20 befindet sich ein Ringkanal 22, der die Isolierwirkung verbessert.

Fig. 8 zeigt eine doppelte Ausfütterung der Düsenöffnung. In die Futterbuchse 23 ist eine kleinere Buchse 24 eingesetzt, die eine feine Bohrung aufweist. Bei Beschädigung dieser Bohrung ist ein Austausch der Buchse 24 mit der kurzen Bohrung wesentlich billiger als ein Austausch der großen Futterbuchse 24 mit entsprechend langer Bohrung.

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Claims

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Patentansprüche

1) Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren, zum Granulieren von thermoplasischen Kunststoffen, in denen die von den Granuliermessern überstrichene Stirnfläche der Düsenplatte von einem Kühlmittel bespült oder besprüht wird, und jede DUsenbohrung auf ihrer ganzen Länge.oder nur auf einem Teil ihrer Länge mit Material geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüttert ist, wobei dieses Material in Form eines einsetzbaren Futterrohres in den Düsenbohrungen enthalten und die Ausfütterung bzw. das eine Ende des Futterrohres in den Verteilerkörper hineinragen und zwischen Düsenplatte und Verteilerkörper eine Wärmeisolierschicht angeordnet sein kann, nach Patent... (Patentanmeldung B 90 300 X/^a¹ - Bag. 621), dadurch gekennzeichnet, daß nur die Zuleitungsabschnitte (l) zu den in bekannter Weise ausgebildeten Düsenbohrungsenden (5) ausgefüttert sind.

2) Spritzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht ausgefütterten Düsenbohrungsenden (5) eine Länge von etwa dem Anderthalbfachen bis Dreifachen ihres Durchmessers aufweisen.

5) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Innendurchmesser der Ausfütterung (6,7>8 und 11, 12, 19, 20) gleich dem der Düsenbohrungsenden (5) ist.

4) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Futterbuchsen an ihrem äußeren Umfang (2. B. 13) oder/und ihre Bohrung für den Schmelzedurchfluß abgesetzt sind.

5) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Futterbuchsen außen oder/und ihre Bohrungen für den Schmelzedurchfluß (ζ. Β. 6) konisch ausgebildet sind.

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6) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet« daß die Putterbuohsen mit durch Vorsprünge oder Zwischenstücke (21) axial fixierter Lage und mit radialem Spiel bzw. Abstand in den Bohrungen (l) der DUsenplatte (2) angeordnet sind,

7) Spritz werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfütterungsmaterial geringer Wärmeleitfähigkeit im wesentlichen aus Quarz oder einer keramischen Masse besteht.

8) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfütterungsmaterial geringer Wärmeleitfähigkeit aus hoohlegiertem Edelstahl besteht.

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